В прошлом исследователи предполагали, что циркадный ритм человека сдвигается к 25 часам, когда он изолирован от внешних сигналов. [2314] Однако эти результаты оказались ошибочными, поскольку испытуемые подвергались воздействию искусственного освещения. В 1999 году гарвардское исследование показало, что циркадный ритм человека составляет около 24 часов 11 минут, что ближе к солнечному дню или астрономическим суткам. [2315] Этот 24-часовой период называется свободным течением циркадного ритма.

Типичный 24-часовой цикл проходит через несколько контрольных точек:

● В 6:00 уровень кортизола повышается для пробуждения

● 7:00 выработка мелатонина прекращается

● 9:00 пик выработки половых гормонов

● 10:00 пик уровня умственной активности

● 14:30 дня самое благоприятное время для координации движений

● 15:30 дня самая быстрая реакция

● 17:00 наибольшая эффективность сердечно-сосудистой системы и мышечная сила

● 19:00 самое высокое артериальное давление и температура тела

● В 21:00 начинается выработка мелатонина, который подготавливает организм ко сну

● 22:00 перистальтика подавляется по мере того, как организм успокаивается

● 2:00 самый глубокий сон

● 4:00 самая низкая температура тела

Температура тела, выработка цитокинов, умственные способности, функционирование сердечно-сосудистой системы и уровень лейкоцитов – все это регулируется ритмично. Некоторые показатели иммунитета достигают максимума днем, в то время как другие – ночью. Рассмотрим ключевые моменты:

● Во время сна снижается уровень гормонов стресса, таких как кортизол, а гормонов восстановления, таких как гормон роста и мелатонин, становится больше. [2316] Пролактин, гормон роста и мелатонин поддерживают иммунную систему посредством провоспалительных сигналов, которые продуцируют цитокины. [2317] С другой стороны, норадреналин или адреналин обладают противовоспалительным действием, которое, как считают исследователи, заряжает энергией в дневное время. [2318] Воспаление в течение дня вызывает усталость, ограничивает желание двигаться, делает чувствительным к боли и апатичным. [2319]

● Воспалительные реакции на инфекции достигают максимума во время сна. [2320] Это намного облегчает жизнь организму, потому как во сне вырабатываются цитокины и протекают другие иммуномодулирующие процессы. Они создают петлю положительной обратной связи, которая инициирует адаптивный иммунный ответ. [2321] Тем не менее негативные последствия тоже могут возникнуть. Если ввести липополисахариды мышам, пока они спят, то смертность оказывается намного выше (83 %), чем если бы им вводили эти соединения в течение дня (10 %). [2322] Дело в том, что организм во время сна сосредотачивается на восстановлении и лечении, а не на защите и реагировании на чрезвычайные ситуации.

● Иммунные ритмы подчиняются циркадным часам. [2323] Гены, отвечающие за работу внутренних часов, контролируют до 8 % транскриптома в иммунных клетках, презентацию антигена, фагоцитоз и передачу сигналов белков теплового шока. [2324]

• Т-лимфоциты функционируют в суточном ритме и выходят на пик во время отдыха. [2325] Их уровень начинает спадать утром, когда уровень кортизола повышается.

• Кортизол дает команду Т-лимфоцитам мигрировать в костный мозг в активный период через экспрессию CXCR4. [2326]

• Лимфоциты накапливаются в лимфатических узлах во время ночного сна. [2327] Они помогают инициировать адаптивные иммунные реакции.

● Связь между аутофагией и мелатонином коррелирует с циркадной регуляцией метаболических функций, таких как биосинтез холестерина, высвобождение гормона роста, бета-окисление и глюконеогенез. Считается, что регуляция этих функций подстраивается под аутофагию для оптимизации поступления питательных веществ, которые уходят на хранение или окисление.[2328] Это происходит только в периоды наименьшей метаболической активности, то есть во время голодания и сна.

С возрастом экспрессия циркадных генов ослабевает, [2329] вызывая фрагментацию сна и возрастные заболевания. [2330] Мыши с неработоспособными циркадными генами быстрее стареют, меньше живут, чаще болеют раком и другими заболеваниями. [2331] У пожилых людей обычно более ранний хронотип, то есть они ложатся спать и просыпаются раньше. [2332] Люди старше 60 лет, как правило, склонны проявлять активность по утрам. [2333] Из-за снижения уровня мелатонина пожилые люди чаще просыпаются, медленнее засыпают и проводят меньше времени в состоянии глубокого сна в фазе быстрого движения глаз. [2334, 2335, 2336] Те же характерные проявления наблюдаются у макак-резусов, [2337] хомяков [2338] и плодовых мушек. [2339]

К счастью, ученые обнаружили, что ограничение потребляемых калорий или интервальное голодание способны обратить вспять нарушения циркадных ритмов, тем самым устраняя признаки старения. [2340] Этот эффект вызван усилением регуляции аутофагии, NAD+ и сиртуинов, которые влияют на циркадные часы организма. Сиртуины определяют клеточный энергетический баланс и модулируют циркадный эпигеном. [2341] SIRT1 – основной ген сиртуина, который контролирует циркадные ритмы и согласует их с клеточным метаболизмом. [2342] SIRT1 отсрочивает старение и продлевает продолжительность жизни у мышей. [2343] Повышенная активность SIRT1 оказывает благотворное влияние на здоровье людей. [2344]

Исследования показывают, что мыши, которых специально откармливали высококалорийной пищей, не страдали от ожирения, гипертонии, воспаления и смещения паттернов экспрессии генов циркадных часов, если принимали пищу в ограниченное окно питания. [2345] Мыши без ограничения питания по времени довольно быстро обрастали жиром и начинали болеть. Это говорит о том, что время приема пищи оказывает серьезное влияние на метаболическое здоровье и циркадные ритмы. Исследования при участии людей, где рассматривали пользу ограниченного окна питания, показывают, что у испытуемых снижается уровень инсулина и сахара в крови натощак, [2346] падает уровень холестерина ЛПНП и улучшается липидный профиль. [2347] Они избавляются от лишнего веса, [2348] у них активируются гены долголетия, такие как сиртуины, и усиливается аутофагия. [2349]

Основными сигнальными факторами, которые контролируют циркадные ритмы, являются свет, температура, магнитные явления, двигательная активность и пища. [2350, 2351, 2352, 2353] Большая часть циркадных сигналов передается с помощью света, который стимулирует супрахиазматическое ядро мозга (СХЯ) через сетчатку. Свет непосредственно влияет на выработку мелатонина, также известного как «гормон сна» или «гормон темноты». [2354] Мелатонин выделяется в темноте и подавляется при ярком свете. Гормон сна имеет решающее значение для управления циклами сна и бодрствования и циркадными ритмами других антиоксидантных процессов. [2355, 2356] Чем старше вы становитесь, тем скуднее выработка мелатонина. Считается, что пожилые люди не высыпаются так хорошо, как молодые, именно из-за снижения выработки мелатонина. [2357] Интересно, что такие питательные вещества, как магний, цинк, активный витамин В6, фолиевая кислота и витамин С, необходимы мозгу для выработки серотонина и мелатонина. [2358, 2359, 2360, 2361] Таким образом, недостаток этих питательных веществ может привести к снижению выработки гормонов, ухудшению настроения, сна, нарушению циркадных ритмов и иммунной функции.

Воздействие синего света на глаза влияет на выработку мелатонина и циркадные ритмы. [2362] Обилие синего света в неподходящее время может повредить митохондрии и способствовать резистентности к инсулину. [2363] Кроме того, дневной синий свет вызвает бессонницу, депрессию и усиливает воспаление. Обзорные исследования показали корреляцию между воздействием синего света ночью с ожирением и диабетом второго типа. [2364, 2365]

Синий свет обладает короткой длиной волны, 380–500 нанометров, что позволяет ему производить большее количество энергии. В естественных условиях человек не подвергается воздействию синего света в течение всего дня, он воспринимает его исключительно ранним утром и после полудня. Однако с момента изобретения электрической лампочки в нашей среде появилось множество дополнительных источников синего света. Благодаря технологиям и новым гаджетам мы подвергаемся активному воздействию синего света в течение более длительных периодов времени, что болезненно сказывается на циркадных ритмах и здоровье в целом.

Исследования показали, что белые светодиодные лампы в пять раз эффективнее блокируют выработку мелатонина, чем лампы накаливания. [2366] Ни в коем случае не стоит сидеть вечером под светодиодными или флуоресцентными лампами. Теплое освещение или лампочки накаливания, конечно, не заменят природных ритмов, но они все равно лучше, чем холодное освещение.

В исследовании 2011 года эксперты сравнивали суточные уровни мелатонина у людей, живущих при комнатном освещении (<200 люкс), и при тусклом освещении (<3 люкс). Результаты показали, что воздействие комнатного света перед сном подавляло мелатонин у 99 % испытуемых и сокращало период повышенного уровня мелатонина во время сна примерно на 90 минут. [2367] Воздействие комнатного света в обычные часы сна также подавляло уровень мелатонина более чем на 50 %.

Исследования показали, что чем больше времени человек проводит за электронными устройствами днем и особенно вечером, тем больше времени ему требуется, чтобы заснуть, и тем хуже он высыпается. [2368] Подростки, которые более пяти часов в день пользовались электронными устройствами, например, планшетами, смартфонами и компьютерами, в 3,5 раза чаще спали менее пяти часов за ночь. Им также требовалось на 49 % больше времени, чтобы заснуть.

С другой стороны, умеренный свет теплых оттенков или красный свет вечером способствует выработке мелатонина, что усиливает аутофагию во время сна. [2369] Воздействие синего света вечером дает противоположный эффект.

Тем не менее синий свет днем ничем не вредит человеку. Его нужно избегать только вечером, чтобы не подавлять выработку мелатонина, но утром он необходим для компенсации правильного циркадного ритма. Утренний свет нужен для выработки мелатонина ночью за счет увеличения содержания белка в мозге, который называется ПОМК (проопиомеланокортин). [2370] Ультрафиолетовый свет, попадающий на кожу, активирует ген р53, который усиливает регуляцию гена, кодирующего ПОМК. [2371] Другими словами, небольшое количество солнечного света по утрам помогает настроить циркадные ритмы, улучшить сон и укрепить иммунитет.